[發明專利]一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數測量方法

有效

• 申請號: 201510475274.0
• 申請日: 2015-08-06
• 公開（公告）號: CN105155372B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 遲家升;宋光威
• 申請（專利權）人: 北京星網宇達科技股份有限公司
• 主分類號: E01B35/00
• 分類號: E01B35/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

1.一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數測量系統及方法，其特征在于：包括T型車體組件(1)、慣性傳感器組件(2)，導航衛星接收天線移動站組件(3)、導航衛星接收天線基站組件(4)、全站儀組件(5)、棱鏡組件(6)、軌距測量組件(7)、高精度里程計組件(8)、測量系統控制計算機組件(9)、CPIII測量點基座(10)和推桿組件(11)。T型車體組件(1)是軌道幾何參數測量用的可移動剛性測量平臺，由縱梁(1-1)、橫梁(1-2)、三個行走輪(1-3)組成，三個行走輪(1-3)裝有剎車扳手的剎車裝置和三個高精度里程計組件(8)，其中兩個行走輪(1-3)安裝在縱梁(1-1)兩端，另一個行走輪(1-3)安裝在橫梁(1-2)左端；推桿組件(11)和全站儀組件(5)從左至右分別安裝在T型車體組件(1)的橫梁(1-2)上方；軌距測量組件(7)安裝在橫梁(1-2)裝有行走輪(1-3)的一端；測量系統控制計算機組件(9)裝配到T型車體組件(1)縱梁(1-1)中部上方；慣性傳感器組件(2)裝配到測量系統控制計算機組件(9)上方；導航衛星接收天線移動站組件(3)裝配到慣性傳感器組件(2)上方；導航衛星接收天線基站組件(4)安放在軌道線路上，能滿足與導航衛星接收天線移動站組件(3)無線通信距離要求的位置上，導航衛星接收天線移動站組件(3)與導航衛星接收天線基站組件(4)之間采用無線通訊方式；滿足測量數量要求的棱鏡組件(6)安裝在軌道沿線設置的CPIII點基座(10)上。全站儀組件(5)、慣性傳感器組件(2)、導航衛星接收天線移動站組件(3)與導航衛星接收天線基站組件(4)、棱鏡組件(6)共同測量T型車體組件(1)位置、姿態信息；軌距測量組件(7)、高精度里程計組件(8)分別輸出軌距和里程信息；測量系統控制計算機組件(9)包含傳感器控制單元，數據采集及存儲器單元，數據處理單元，控制相關測量傳感器，采集存儲數據、處理數據、解算測量參數、輸出測量結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數測量系統及方法，其特征在于：測量人員將一次測量區間劃分為若干測量段，在整個測量區間內，全站儀、INS/GNSS兩種測量方式交替使用，全站儀在每一測量段的起點、終點使用，提供軌道兩點絕對幾何參數測量值；INS/GNSS在每一測量段內使用，提供軌道兩點間相對幾何參數測量值；INS/GNSS測量方式測量段的長度由該方式能夠在該段內保持滿足測量精度要求來確定；全站儀測量的軌道兩點絕對幾何參數測量值作為INS/GNSS測量方式在該段內的完整性約束，保證INS/GNSS測量方式在該段內保持滿足測量精度要求。

3.根據權利要求1和權利要求2所述的一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數測量系統及方法，其特征在于：所述的全站儀組件(5)通過對在軌道沿線設置的滿足測量要求數量的CPIII點上的棱鏡組件(6)進行觀測，測量T型車體組件(1)在每個起、停點的位置坐標，全站儀(5)的測量點與T型車體組件(1)在每個起、停點重合，實現全站儀(5)測量值與慣性傳感器組件(2)/導航衛星接收天線移動站組件(3)測量值在公共測量點上無縫銜接，兩種測量值無縫銜接是本測量方式在測量區間內保持測量精度的關鍵點。

4.根據權利要求1和權利要求2所述的一種基于INS/GNSS與全站儀組合使用的軌道幾何參數測量系統及方法，其特征在于：實現軌道幾何參數的測量方法為：

第一步，測量人員將一次測量區間劃分為若干測量段，測量段的數量根據一次工作任務確定，一個測量段的長度由INS/GNSS與全站儀組合使用測量方式能夠保持的測量精度來確定；

第二步，將T型車體組件(1)安放在第1測量段的起點上，手動向下壓三個行走輪(1-3)的剎車扳手，將T型車體組件(1)穩固停放在第1測量段的起點上；

第三步，啟動測量系統控制計算機組件(9)，其控制單元使慣性傳感器組件(2)、全站儀組件(5)、導航衛星接收天線移動站組件(3)與導航衛星接收天線基站組件(4)、三個高精度里程計組件(8)、軌距測量組件(7)全部進入工作狀態，準備好接收各測量組件的測量數據；

第四步，通過全站儀固有的方式調平全站儀組件(5)，通過對軌道沿線安裝在CPIII點基座(10)上的棱鏡組件(6)的觀測，測量T型車體組件(1)在該點的位置水平、高程坐標，測量結果自動輸入測量系統控制計算機組件(9)；

第五步，手動向上抬起三個行走輪(1-3)的剎車扳手，釋放三個行走輪(1-3)，推動推桿組件(11)，使T型車體組件(1)以近勻速狀態通過測量段，在T型車體組件(1)運動過程中，慣性傳感器組件(2)、導航衛星接收天線移動站組件(3)與導航衛星接收天線基站組件(4)、三個高精度里程計組件(8)、軌距測量組件(7)進入測量狀態，獲取相應測量數據并有序輸入測量系統控制計算機組件(9)，推行者控制T型車體組件(1)停止于該段終點，手動向下壓三個行走輪(1-3)的剎車扳手，將T型車體組件(1)穩固停放在該測量段的終點上；

第六步，重復第四步操作，測量T型車體組件(1)在該點的位置水平、高程坐標，測量結果輸入測量系統控制計算機組件(9)；

第七步，重復第五、第六步操作，直至全站儀組件(5)測量完成最后一個測量段的最后一點的位置水平、高程坐標；

第八步，測量系統控制計算機組件(9)內的數據處理單元完成以下工作：

a.對存儲的數據進行預處理；

b.對衛星接收天線數據進行載波相位差分解算、得到高精度的衛星定位信息；

c.慣性信息/衛星信息/里程信息/全站儀兩點完整性約束信息融合的導航解算、獲得最佳位置、姿態信息；

d.對位置、姿態信息解算，獲得軌道高低、軌向、扭曲、水平及超高、三角坑、平面度、軌距、轉彎半徑、里程等九種軌道參數；

e.按要求的數據格式輸出測量數據。